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运输属性

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钻石缺陷图像磁畴壁

23 Jun 2014 IsabelleDumé.
磁视膜:基于NV中心的显微镜的图示

法国的研究人员发现了在超薄铁磁膜中的纳米级上的图像磁畴壁的新方法–直到现在难以做到的事情。在附着在扫描原子力显微镜(AFM)的钻石中使用点状缺陷,它们能够张开能量“landscape”对于域墙,甚至可以使墙壁自身使用来自显微镜的激光。该技术可以帮助开发复杂的闪光灯等赛道存储器等赛道存储器。

磁畴壁是狭窄的边界(约10到100 nm大小)在磁矩点的材料中的区域之间“up”在墙的一侧和“down”在另一。在这些边界处,磁矩不会从一个方向突然旋转到另一个方向–相反,他们逐渐转变在该地区。当这些墙壁穿过材料时,它们的行为相当像绷紧的弹性带在粗糙的表面上滑动。他们如何移动取决于他们遇到的潜在能量景观–能量槽具有很小的抵抗力,但能量峰值就像更难以克服的障碍。

磁畴壁可用于制造新型的闪段电子设备,例如赛道存储器,其中数据沿纳米线存储为磁畴序列。通过沿纳米线和磁读取和写入设备移动序列来存储和检索各个比特。典型的赛道芯片将包含几个微米长的纳米线阵列,约30 nm宽,可以存储数百千兆字节的数据。在这些设备中,研究人员需要精确地控制域壁的位置,并能够沿纳米结构沿纳米结构移动。能够表征磁性“terrain”对于这些域墙壁来说,这方面是一个重要的一步,但这已经证明难以缺乏正确的工具。

NV显微镜

文森雅克 ENS Cachan,法国国家科学研究中心(CNRS)和大学的同事éParis-sud现在不仅在成像域墙上成功地成功,他们也设法观察沿着薄型铁磁线沿着不同的钉扎网站跳跃的墙壁。它们能够使用高敏感的扫描磁显微镜来实现这一点,该扫描磁性显微镜基于金刚石中称为氮气空位(NV)中心的晶格缺陷。当金刚石中的两个相邻的碳原子被氮原子和空的格子部位取代时,发生这些缺陷。这种NV位点能够检测弱磁场。

雅克雇用的仪器’团队实际上包括一个50 nm大小的钻石宝石,附着在AFM的悬臂上。当用外部射频场用绿色激光刺激时,金刚石中的NV中心发光在电磁谱的红色部分中。这种光的强度取决于正在成像的样品的局部磁场(在这种情况下,1nm厚的CoFeB铁磁纳米线)。

“通过使用光学显微镜检测NV缺陷发射,我们可以精确地确定钻石尖端下方的磁膜发出的磁场,” explains Jacques. “当我们在薄膜上移动钻石传感器时,我们可以从纳米线上映像杂散磁场并确定其畴壁轮廓。”

拖域墙壁

使用他们的技术,研究人员还能够在两个钉扎网站间隔50之间观察域名跳跃(称为Barkhausen跳跃) 沿着电线分开。由于材料中的结构或制造缺陷的存在,钉扎网站发生。它们在本地修改能量景观并阻碍域墙壁的移动。他们设法使用显微镜中激光产生的热量来控制这些跳跃,从而允许它们“drag”域墙沿着电线并将其定位在结构上的任何点。

“我们的过程允许我们计算能量景观‘seen’由域墙沿线,” says Jacques. “对这种景观的这种定量理解对于在数据存储和信息处理中的未来应用中可能是重要的。例如,IBM提出的赛道存储器件涉及将数据存储有一系列域壁,该域壁沿磁线(轨道)来回穿梭。如上所述,使这些存储器的关键步骤将涉及表征这些畴壁的磁性地形,因为它们如何移动轨道将如何确定它们实际执行的设备。”他补充说,该技术不仅限于研究领域墙壁。“它还可以用于研究其他磁性物体,例如斯基云(可以构成未来硬盘技术的基础的微小磁涡旋)–目前剧烈研究的另一个主题。”

该技术已发布 科学.

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